專利名稱：一種高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法
技術領域：
本發明涉及電路設計技術領域，尤其涉及一種高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法。
背景技術：
隨著科技的高速發展，芯片的集成度和復雜度越來越高，PCB(印制電路板)的設計和制造加工難度越來越大，PCB設計時必須考慮PCB生產加工時可能遇到的各種問題，PCB的質量是靠設計出來的，只有在設計過程中，充分考慮PCB生產廠家的加工工藝極限，才可能保證PCB生產時的良品率。下表1是國內的主流PCB生產廠家推薦的部分設置參數，如果超過推薦值，PCB將在量產中形成工藝瓶頸，影響PCB的成品率。
表1 推薦的線寬/線間距/孔盤和線間距/板厚孔徑比
BGA(ball grid array)，即球形觸點陣列，表面貼裝型封裝之一。在印刷基板的背面按陣列方式制作出球形凸點用以代替引腳，與PLCC(有引線塑料芯片載體)或QFP(方形扁平封裝)等其他封裝相比，BGA封裝明顯節省電路板面積，在多管腳IC芯片和高密度PCB設計中優勢明顯。
近年來，小間距BGA器件，特別是間距為0.8mm及0.8mm以下的BGA器件在通訊產品中大量使用，如圖1所示即為某器件的0.8mm BGA封裝尺寸示意圖，圖中0.8mm是指兩個相鄰的球形觸點管腳(即器件焊盤)之間的中心間距；16.80TYP是指該封裝的最外面的兩個管腳之間的中心間距，即0.8mm×21＝16.8mm。
如圖2所示為常規10層PCB的過孔截面示意圖，中間的部分為通孔102，貫穿所有導電層，通孔102的孔壁上鍍有一層銅來連接各層的焊盤，通孔102周邊的黑線表示過孔焊盤103，常規過孔的所有信號層的過孔焊盤103大小都是一樣的，過孔焊盤103在每一個導電層都有，是圓形的盤狀導電部分。完整的過孔包括中間的通孔102和通孔102周邊的過孔焊盤103，主要是作為信號線換層用，一個過孔相當于在每一個導電層都有一個完全重疊的導電圓形焊盤，在正中間鉆一個通孔并在孔壁上鍍上一層銅。
如圖3所示為BGA器件焊盤和過孔的排列示意圖，通常需要將BGA的頂層的焊盤通過過孔引到內層以方便布線，BGA器件的四個器件焊盤101的中心插入一個過孔。圖中單圓為器件焊盤101，同心圓中的小圓為過孔的通孔102，同心圓的大圓為過孔焊盤103。通孔102的內壁鍍有銅，實現各層之間的信號連接，BGA的頂層器件焊盤通過頂層走線引出來，并通過過孔過渡到單板的內層方便走線。對于0.8mm的BGA器件，焊盤引出線通常只能選用8mil的過孔(100mil＝2.54mm)，這是因為0.8mm的BGA器件相鄰兩個器件焊盤101之間距離A只有31.5mil(即0.8mm)的中心間距，器件焊盤101與過孔的中心間距D只有22.25mil，因0.8mm BGA器件的器件焊盤101直徑為16mil(半徑為8mil)，按照表1的推薦，器件焊盤101到過孔焊盤103的最小間距為5mil，因此過孔焊盤103只能選擇直徑小于等于18mil(半徑9mil)，通常過孔孔徑為8mil的過孔焊盤103直徑為18mil(每一個信號層的過孔焊盤103直徑都為18mil)，這樣，焊盤引出線通常只能選用8mil的過孔孔徑。
對于常規的過孔方案而言，示例中對于0.8mm的BGA器件，焊盤引出線通常只能選用8mil的常規過孔，此種走線方式有以下缺點(1)由于單板板厚孔徑比的限制(按照表1的推薦最大為10)，板厚最厚只能為80mil(即2mm)，導致板厚受到限制，從而使高密單板無法用更多的層數，且不利于阻抗控制。
(2)BGA區域相鄰兩個過孔之間的最少中心間距只有31.5mil，而通用8mil過孔孔徑的焊盤103直徑為18mil，相鄰兩個過孔焊盤103的邊緣間距只有13.5mil，因為按照表1的推薦，孔盤和線間距最小值要求為5mil，信號線的最小走線線寬要求為4mil，因此BGA區域相鄰兩個過孔之間無法穿越一根信號線；或者即使勉強穿越一根信號線，間距也無法滿足PCB生產廠家的要求。
(3)對于2mm的單板，因單板板厚孔徑比、孔盤和線間距都已經接近單板工藝的極限要求，無法保證批量生產單板的成品率。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術對于小間距BGA的過孔小導致板厚薄，以及兩個過孔之間穿越信號線困難的不足，提供一種高密BGA的PCB走線的方法，從而可以加大過孔孔徑，使板厚可以加大，并使兩個過孔之間可以穿越信號線。
本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為這種高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，包括以下步驟對于小間距球形觸點陣列印制電路板，根據印制電路板的小間距球形觸點陣列焊盤尺寸參數和工藝要求參數，計算出過孔頂層焊盤的最大直徑，根據該過孔頂層焊盤的最大直徑得到比該過孔焊盤常規過孔稍大的一過孔孔徑，在印制電路板上采用該過孔孔徑的過孔。
若某一信號層相鄰的兩個過孔不在該信號層導電，則去掉該過孔的過孔焊盤或減小該過孔內層常規焊盤的直徑，使兩過孔之間能穿越一根信號線。
若某一內層信號層的過孔需要在該信號層導電，則過孔焊盤直徑采用所選用過孔的常規過孔焊盤直徑。
對于高密球形觸點陣列印制電路板的頂層，適當減小過孔頂層焊盤的直徑，使頂層的過孔焊盤能夠放到四個頂層器件焊盤的中間。
所述過孔頂層焊盤的最大直徑根據器件焊盤與過孔焊盤之間的距離，以及器件焊盤的直徑、器件焊盤到過孔焊盤的最小間距進行計算。
所述的小間距球形觸點陣列印制電路板是指相鄰的球觸點之間的中心間距為0.8mm或0.8mm以下的球形觸點陣列印制電路板。
本發明的有益效果為利用本發明，小間距BGA焊盤引出線可以選用特殊設計的通孔較大的過孔，由于加大了過孔的孔徑，基于單板板厚孔徑比的限制(最大為10)，板厚的限制可成比例的加大，如過孔為10mil，則板厚最厚可以達到100mil(即2.5mm)，這樣，對于高密單板可以用更多的層數，有利于阻抗控制；而且本發明在不影響過孔導電性能的前提下，去掉過孔焊盤或減小過孔焊盤的直徑，解決了現有技術兩個過孔之間無法穿越一根信號線的難題，這樣就可以通過對PCB的規劃實現優化設計，使這些過孔之間可以穿越信號線，從而方便各層信號線的走線，使出線更加容易實現，而且能滿足對于信號線與過孔焊盤之間的最小間距要求，對于單板生產的成品率更加易于保證。
圖1為0.8mm BGA封裝尺寸示意圖；圖2為常規過孔截面示意圖；圖3為BGA器件焊盤和過孔的排列示意圖；圖4為本發明過孔截面示意圖。
具體實施例方式
下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明對于小間距球形觸點陣列印制電路板(即相鄰的球觸點之間的中心間距為0.8mm或0.8mm以下的球形觸點陣列印制電路板)，本發明提供一種走線方法，首先根據印制電路板小間距BGA焊盤的尺寸參數和工藝要求參數，計算出過孔頂層焊盤的最大直徑d2，即前述的根據器件焊盤與過孔焊盤中心之間的距離(假設為D)，以及器件焊盤的直徑(假設為d1)、器件焊盤到過孔焊盤允許的最小間距(假設為D2)進行計算，過孔頂層焊盤的最大直徑(d2)的計算公式為d2＝(D-D2-dl/2)*2。根據該過孔頂層焊盤的最大直徑得到比該過孔焊盤常規過孔稍大的一過孔孔徑，在印制電路板上采用該過孔孔徑的過孔；若某一信號層相鄰的兩個過孔不在該信號層導電，則將過孔的過孔焊盤去掉或減小該過孔內層常規焊盤的直徑，使兩過孔之間能穿越一根信號線。若某一信號層的過孔需要在該信號層導電，則過孔焊盤直徑采用所選用過孔的內層常規焊盤直徑。對于高密球形觸點陣列印制電路板的頂層，可以適當減小過孔焊盤的直徑，使過孔焊盤的直徑為所述的過孔頂層允許的焊盤最大直徑，即使頂層的過孔焊盤能夠放到如圖3所示的四個BGA封裝管腳的器件焊盤的中間。
如圖4所示為本發明過孔截面示意圖，以10層PCB的過孔為例，中間的部分為通孔102，通孔的孔壁上鍍有一層銅來連接各層的焊盤，通孔102貫穿所有導電層，通孔102周邊的黑線表示過孔焊盤103，該通孔102的各個信號層的過孔焊盤103大小可以要求不一樣。因為過孔是用作信號換層走線用的，過孔僅僅在需要與過孔有電連接關系的信號層上保證焊盤有一定的大小就可以了，這樣就可以在需要過孔進行導電的信號層上的過孔采用較大的過孔焊盤，而在不需要過孔進行導電的信號層上的過孔采用較小的過孔焊盤或者不用過孔焊盤。
還是以前面介紹的0.8mm的BGA出線方式為例來進行介紹，由前面的分析可知，頂層的焊盤直徑最大只能為18mil，由于頂層不需要在過孔之間穿越信號線，而只需要在內層的相鄰過孔之間進行走線，因此，頂層的焊盤直徑采用18mil，18mil的過孔焊盤的常規過孔為8mil，這里可以采用10mil的較大過孔孔徑(也可以為其它的孔徑，這里僅僅是舉一個實例說明，PCB加工鉆孔時，可能會出現偏孔現象，焊盤太小，就有可能鉆掉焊盤，從而影響導電的可靠性。根據過孔焊盤選擇較大的過孔孔徑需考慮過孔的加工工藝，對于頂層由于鉆孔時影響會較小，因而可以選擇比常規過孔較大的過孔)，而對于10mil的過孔，各層默認的常規過孔焊盤直徑為22mil，這樣其他各層可以采用22mil的過孔焊盤。
如果某一個信號層需要在相鄰的兩個過孔之間穿越一根信號線，而這兩個過孔不需要在該信號層進行導電，可以考慮將該信號層的過孔焊盤去掉，即將該層過孔的焊盤直徑改為10mil。BGA區域相鄰兩個器件過孔之間的最少中心間距只有31.5mil，而在該信號層過孔焊盤直徑為10mil，因此過孔焊盤的邊緣間距就為21.5mil。如果線寬為5mil的信號線從兩個過孔正中間穿過，信號線到過孔焊盤還有8.25mil的間距，按表1的要求信號線到過孔焊盤的最小間距為4mil，這樣，就可以滿足PCB生產廠家的要求，從而可以更好地保證單板生產的成品率。
如果過孔需要在該信號層進行導電，就不可以將該信號層的過孔焊盤去掉，而采用焊盤直徑即22mil，否則可能影響信號導電的可靠性。
本發明是針對高密度PCB和小間距BGA的特殊設計，在進行走線時，根據實際的需求進行設計，可以通過對PCB的規劃實現優化設計，使這些過孔之間可以去掉過孔焊盤或減小過孔焊盤的直徑，從而方便各層信號線的走線，使出線更加容易實現，利用本發明加大了過孔焊盤和其他信號線之間的間距，從而方便了各信號層的走線，滿足生產工藝要求。
本領域技術人員不脫離本發明的實質和精神，可以有多種變形方案實現本發明，以上所述僅為本發明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發明的權利范圍，凡運用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變化，均包含于本發明的權利范圍之內。
權利要求
1.一種高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，其特征在于對于小間距球形觸點陣列印制電路板，根據印制電路板小間距球形觸點陣列焊盤的尺寸參數和工藝要求參數，計算出過孔頂層焊盤的最大直徑，根據該過孔頂層焊盤的最大直徑得到比該過孔焊盤常規過孔稍大的一過孔孔徑，在印制電路板上采用該過孔孔徑的過孔。
2.根據權利要求1所述的高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，其特征在于若某一信號層相鄰的兩個過孔不在該信號層導電，則去掉過孔的過孔焊盤或減小該過孔內層常規焊盤的直徑，使兩過孔之間能穿越一根信號線。
3.根據權利要求2所述的高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，其特征在于若某一內層信號層的過孔需要在該信號層導電，則該過孔焊盤直徑采用所選用過孔的常規過孔焊盤直徑。
4.根據權利要求3所述的高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，其特征在于對于高密球形觸點陣列印制電路板的頂層，適當減小過孔頂層焊盤的直徑，使頂層的過孔焊盤能夠放到四個頂層器件焊盤的中間。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，其特征在于所述過孔頂層焊盤的最大直徑根據器件焊盤與過孔焊盤之間的距離，以及器件焊盤的直徑、器件焊盤到過孔焊盤的最小間距進行計算。
6.根據權利要求4所述的高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，其特征在于所述的小間距球形觸點陣列印制電路板是指相鄰的球觸點之間的中心間距為0.8mm或0.8mm以下的球形觸點陣列印制電路板。
全文摘要
一種涉及電路設計技術領域的高密球形觸點陣列印制電路板走線的方法，對于小間距球形觸點陣列印制電路板，根據印制電路板小間距BGA焊盤的尺寸參數和工藝要求參數，計算出過孔頂層焊盤的最大直徑，根據該過孔頂層焊盤的最大直徑得到比該過孔焊盤常規過孔稍大的一過孔孔徑，在印制電路板上采用該過孔孔徑的過孔；若某一信號層相鄰的兩個過孔不在該信號層導電，則將過孔的過孔焊盤去掉或減小該過孔內層常規焊盤的直徑，使兩過孔之間能穿越一根信號線。利用本發明可以加大過孔孔徑，使板厚可以加大，對于高密單板可以用更多的層數，有利于阻抗控制，并使兩個過孔之間可以穿越信號線，解決了穿越信號線困難的問題。
文檔編號H05K3/00GK1756460SQ20041005169
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者劉衛東, 賈榮華, 唐艷梅 申請人:華為技術有限公司